数控原理基本第七章课件

1、第一节概述 按数控系统的功能水平，可以把数控系统分为高、中、低三档，低档数控系统即可认为是经济型数控系统。经济型数控系统是相对于标准型数控系统而言的，不同时期，不同国家和地区的含义是不一样的。根据实际机床的使用要求，合理简化系统，降低成本，即可称为经济型。区别于经济型数控系统，将功能比较齐全的数控系统称为全功能数控系统，或称为标准型数控系统。组成：步进电机、驱动电路、传动机构工作原理：一、开环数控系统的总体结构第二节经济型数控系统的构成及功能特点 1）无位移检测装置，控制精度低 2）结构简单、易于调整、成本低。主要技术指标 1）定位精度可达0.02mm 2）脉冲当量可达0.01mm 3）最高进

2、给速度低于6m/min应用:经济型数控机床及机床数控化改造关于步进电机 步距角：步进电机每接受一个指令脉冲，转子相应的转角 脉冲当量：步进电机每接受一个指令脉冲，工作台相应的位移 转速、转角和转向的决定因素：脉冲频率、脉冲数和通电相序。 主要类型：反应式步进电机、混合式步进电机二、数控系统的功能1.运行监控(1) 轮廓监控轮廓误差是由于位置调节回路的信号偏差而产生的，可分为线性信号误差和非线性信号误差。(2) 定位监控为了确保轴在预定的时间内到达指定点，在一个程序段运行结束后，启动在精定位延迟中设定的时间，并在这一时间运行结束后检查误差是否低于精定位精度的极限值。(3) 零速监控在一个程序段运

3、行结束后，检查零速监控迟滞时间结束之后，移动误差是否达到零速公差的极限值。(4) 夹紧监控如果定位工序结束后，轴需要被夹紧，可以用接口信号“夹紧工序运行”(V380X0002.3)起动夹紧监控。(5) 转速给定值监控转速给定值监控用来监控主轴和模拟驱动进给轴转速不超过极限速度。(6) 实际速度监控用来监控实际速度是否超过在速度监控临界值里给出的极限值。2.编码器监控(1)编码器极限频率监控只要编码器被接通，编码器极限频率监控就一直生效。(2)零标监控零标监控用来检查在位置实际值编码器发出两个零标之间是否丢失脉冲，在零标监控里将记录需要进行监控响应的被识别到的零标误差个数。3.静态极限监控(1)

4、硬件限位开关监控每根轴每个加工方向都用一个硬件限位开关，以避免滑块脱离机床。(2)软件限位开关监控软件限位开关监控用来控制在正常加工方式下各加工轴最大的加工范围。第三节数控系统的电气连接一、供电与接地1) 接地方法必须遵守国标GB/T5226.12002/IEC602041:2000“机械安全机械电气设备第 1部分：通用技术条件。2)在用户现场没有良好接地的情况下，应摘掉CNC电源X1中PE和M端子上的短接片，并且断开电柜中其他PE与DC24V零线的连接，使CNC处于浮地状态。3) 当CNC处于浮地状态时，如需使用RS-232接口，必须采用RS-232隔离器(订货号:6FX2003-0DS00

5、)。4) PE接地只能集中在一点接地，接地线截面积必须大于等于6mm2，接地严格禁止出现环绕。5) 用于24V稳压电源的变压器为控制变压器(AC380V/AC220V)，用于驱动器的变压器为驱动变压器(AC380V/AC85V)。6)系统直流稳压电源DC24V之前需接入隔离变压器(控制变压器AC380V/AC220V,JBK3-400VA)；步进驱动AC85V必须采用独立的隔离变压器(驱动变压器AC380V/AC85V,JBK3系列)。7)电柜中布线时，交流电源线(如AC85V、AC220V、AC380V、变频器到主轴电动机的电缆)必须与DC24V电缆和信号线电缆分开走线。8)如果机床使用变频

6、器作为主轴驱动单元，在设计电柜时应考虑采取必要的抗干扰的措施。 变频器的电源进线和动力出线在电柜内的长度应尽可能短； 变频器的电源线和动力线应单独布线； CNC的模拟量控制信号应屏蔽，屏蔽应在变频器端接地； 变频器的动力线也应屏蔽，屏蔽应在电动机地脚端接地。二、数控系统各部件的连接置布置位口接37图图7-4X7接口与进给驱动和主轴的连接表7-1实例程序定义的输入输出信号说明图7-5步进驱动和系统之间的连接第四节数控系统的调试一、 PLC应用程序调试1. PLC实例应用程序的主要功能(1)PLC 初始化包括激活测量系统; 通道和轴接口的进给倍率生效;参数有效性检测(在子程序31中实现)。(2)急

7、停处理包括急停按钮处理；611U电源模块上电与下电时序控制(T48，T63，T64)；611U 电源模块的状态监控(T72-驱动器就绪，T52-I2t报警)(这两个状态反馈信号也可以激活急停)。(3)信号处理包括操作方式选择；NC启动、停止、复位；主轴手动操作(主轴正转、反转和停止)；点动键处理(根据PLC参数)；由HMI接口选择手轮 (SBR39 HMIHW)。(4)坐标轴控制包括各个坐标的使能控制(包括主轴)；硬限位处理(单或双开关逻辑)或超程链；参考点开关监控。(5)接触器控制的主轴包括主轴使能；主轴手动操作(手动方式下正转、反转和停止)；在自动或MDA方式下，可直接编程M03和M04，

8、PLC自动在M03和M04之间加入制动输出；外部主轴制动控制。(6)模拟主轴包括单极性模拟主轴(010V)和双极性模拟主轴(+/-10V)；单极性主轴的正使能由Q0.0引出，负使能由Q0.1引出；双极性主轴使能由系统的 X7(Pin 17 和 Pin 50)引出；主轴手动操作(手动方式下正转、反转和停止)；主轴程序控制(自动和MDA方式)。(7)车床刀架控制包括适用于4或6工位霍尔元件简易刀架；刀架锁紧监控(锁紧时间由PLC机床参数设定)；刀架刀位反馈监控；换刀过程监控(如果在一定时间内没有找刀目标刀具，自动停止)；换刀时进给停止。(8)冷却液控制(9)导轨润滑包括用户键K5启动润滑一次；定时

9、定量润滑(根据PLC参数设定的间隔和润滑时间)。(10)卡紧放松控制包括用于车床的卡盘卡紧和放松；用于铣床的刀具卡紧和放松。(11)伺服驱动器优化时电动机抱闸的释放控制控制组合键由PLC机床参数激活(只用于611U对带抱闸电动机的优化)，组合键：+抱闸释放；+抱闸锁紧；抱闸释放时可以产生PLC报警以提示调试人员注意。2.实例程序调试(1)设定机床类型参数MD1451016；0表示车床；1表示铣床。(2)定义输入输出参数MD1451204&MD1451247；MD1451204表示DI16的输入使能和输入逻辑，MD1451247表示DO16的输出使能和输出逻辑。(3)定义点动键参数MD14510

10、26MD1451031；MD1451026为X+键，MD1451027为X-键，MD1451030为Z+键，MD1451031为Z-键，机床为铣床(MD1451016=1时)MD1451028为Y+键，MD1451029为Y-键。(4)屏蔽急停信号参数MD1451216；Bit0=1退出急停。(5)定义使用功能参数MD1451211；Bit7=1车床刀架有效，Bit6=1铣床主轴换档生效，Bit3=1主轴控制生效，Bit2=1卡紧放松控制，Bit1=1自动润滑生效，Bit0=1冷却控制生效。(6)设定系统参数参数MD1451216/17/18；这三个参数每个参数都有8位，分别用来定义旋转监控、

11、主轴配置、带制动装置的进给电动机、回参考点倍率无效的轴、硬限位等。表7-2轴参数设置表表7-2轴参数设置表第五节802S/C的工具盒一、工具盒的安装 将工具盒CD插入驱动器，计算机自动接入安装程序：进入安装程序后选择需要的软件工具，然后计算机会自动将软件工具安装到硬盘上。安装过程中如果采用默认路径，则软件工具被安装在C盘上的Program FilesSiemens目录下。如果您自己选择路径，一定要记住路径名，以免找不到所需的文件。二、WINPCIN通信工具软件图7-7WINPCIN通讯工具软件界面三、Programming Tool PLC 802PLC编程工具软件1.修改内装实例程序 用户可以将系统中的实例程序上载到计算机中，修改、加入所需的功能，然后再下载到SINUMERIK 802S/C base line系统中。图7-8PLC802编程工具软件界面2.用子程序库搭建自己的应用程序1) PLC与计算机的通信电缆接线确保正确。2) 在SINUMERIK 802S/C base line系统中选择联机波特率(路径：“诊断“调试 “STEP7连接)。3) 在 SINUMERIK 802S/C base line系统中激活“STEP7连接(有效)。4) 在Programming Tool PLC 802 中，在“P